第16章电子仪表系统-2惯性导航系统.pptx

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1、中国民航大学空管学院第十六章电子仪表系统惯性基准系统（IRS）惯性导航系统主要是应用敏感元件陀螺和加速度计来实现的。利用惯性元件（加速度计）测量飞机相对与惯性空间的线运动和角运动参数，在给定的初始条件下，通过导航计算机的积分运算，确定飞机的姿态、方位、速度、位置，引导飞机沿区域导航航路飞行的领航系统。一、概述在模拟地理坐标系的水平指北平台上沿坐标系各轴方向装三个加速度计，它们的三个测量轴是东向轴，北向轴和垂直方向轴(天轴)。飞机以任意向量加速运动时，便可测得东、北、天三个方向的加速度分量，然后通过力学分析和计算

2、，就可得到所需要的所有导航参数。由于飞机的速度和位置是由测得的加速度经过积分而得到的，因此必须知道初始条件，如初始速度和位置。在静基座(地面)情况下，初始速度为零，初始位置为当地的经、纬度。1.惯性原理经纬度位置;南北和东西向速度俯仰角、倾斜角高度、升降速度;地速真航向、磁航向等导航参数。2.功用可以测量出飞机的：②三自由度①二自由度二、陀螺原理陀螺：是绕一支点高速旋转的物体。二、陀螺原理陀螺主要有两个基本特性：稳定性和进动性。1.定轴性当三自由度陀螺转子高速旋转后，若不受外力矩的作用，不管基座如何转动，支撑在

3、万向支架上的陀螺仪自转轴指向惯性空间的方位不变，这种特性叫“定轴性”。定轴性2.进动性进动性陀螺仪总是绕着与外力矩矢量相垂直的方向的转动，这一特性称三自由度陀螺的进动性。进动性当陀螺受常值外力矩作用时，陀螺不在受力的平面上转动。当外力矩M矢量沿内框轴方向时，陀螺绕外框轴转动；相反，当外力矩M矢量沿外框轴方向时，陀螺绕内框轴转动。（1）地平仪（三自由度陀螺）地坪仪的测量原理三、陀螺仪表功用：测量并指示飞机俯仰和倾斜角的姿态仪表。原理：自转轴与当地地平面垂直，利用陀螺的定轴性稳定了地平面，飞机相对该地平面的角度便是

4、姿态角。但三自由度陀螺只有定轴性，并无自动定向性，加上陀螺的漂移，所以利用有自动敏感地垂线的单摆，作为敏感元件，控制陀螺自转轴与当地地垂线重合，即模拟了地垂线。地平仪地平仪备用姿态仪（三自由度陀螺）（2）转弯协调仪（两自由度陀螺）转弯仪①转弯仪指示飞机的转弯方向，粗略反映飞机转弯的快慢程度。①指示转弯方向；②指示转弯的快慢；③V一定条件下无侧滑转弯的倾斜角。②侧滑仪用来及时发现侧滑。侧滑仪是用单摆原理制成的，其敏感部分是一个小球，可在弯曲的玻璃管中自由滚动。管内装有透明的阻尼液(如甲苯)，对小球的运动起阻尼作用

5、。侧滑仪一般与转弯仪安装在一起，配合使用。（3）姿态指引仪（4）陀螺罗盘三自由度陀螺仪的在惯性空间具有定轴性，将陀螺自转轴置于水平位置，并调整到指北方向，并以它作为航向测量基准，可以指示出飞机的航向。由于陀螺自转轴不能自动找北，只起到半个罗盘的作用，故称为陀螺半罗盘。陀螺半罗盘航向指示器RMI陀螺磁罗盘磁罗盘具有自动定向的特性，但稳定性差；陀螺半罗盘有很好的稳定性，但不能自动定向。将磁罗盘和陀螺罗盘结合在一起构成陀螺磁罗盘，可以测量稳定的磁航向。磁罗盘通过感受地磁场来测量飞机的磁航向。磁罗盘的内部装有可以自由转

6、动的磁条和固定在磁条上的0-360度刻度盘，而且刻度盘的0(N)-180度(S)线与磁条一致，让磁条的北极(N极)指向180度方向，南极(S极)指向0度方向。在磁罗盘的表壳上还固定有航向标线，它代表飞机的纵轴线位置。当飞机航向改变后，磁条和刻度环不动，表壳上的航向标线随飞机一起转动，相对于刻度盘转动一定角度。这样，航向标线在刻度盘上所对的刻度读数就是磁子午线与飞机纵轴在水平面上的夹角，即飞机的磁航向。磁罗盘优点：惯性导航系统不依赖任何外界信息来测量导航参数，因此不受天气或人为的干扰，具有很好的隐蔽性，是一种完全

7、自由式导航系统。缺点：定位误差随时间而积累，长时间工作会产生超出允许范围的积累误差。此外，陀螺、加速度计、计算机的精度要求高。惯性导航系统的特点：四、惯性基准系统惯性基准组件IRU(2个)-导航计算方式选择组件MSU(1个公用的)-提供系统方式选择功能;惯性系统显示组件ISDU(1个)-提供操作者与系统之间的联系;数模转换器DAA(2个)-将接收到的数字输入信号转换成模拟信号输出;在有的飞机上将惯导系统和大气数据系统综合到一起，形成大气数据惯性基准系统(ADIRS)。1.IRS组成（1）惯性基准组件完成惯导系统

8、的角速度、加速度测量和导航解算任务。（2）方式选择组件方式选择电门有：OFF-断开；ALIGN-对准；NAV-导航；ATT-姿态。用于选择IRS的工作方式，并可显示其工作或故障状态。对准(ALIGN)通告牌（白色）——IRU在对准期间，该灯稳亮。当系统存在一些情况需要提醒操作者注意时，“ALIGN”灯闪亮；直流供电(ONDC)通告牌（琥珀色）——当IRU失去115伏400HZ交流电源，